電路分析實驗箱--二階動態(tài)電路響應的研究
一、實驗目的
1、學習用實驗方法研究二階動態(tài)電路的響應，了解電路元件參數對響應的影響。
2、觀察、分析二階電路響應的三種狀態(tài)軌跡及其特點，以加深對二階電路的認識與理解。
二、實驗原理
一個二階電路在方波正、負階躍信號的激勵下，可獲得零狀態(tài)與零輸入響應，其響應的變化軌跡決定于電路的固有頻率，當調節(jié)電路的元件參數值，使電路的固有頻率分別為負實數、共軛復數及虛數時，可獲得單調地衰減，衰減振蕩和等幅振蕩的響應。在實驗中可獲得過阻尼、欠阻尼和臨界阻尼三種響應圖形。
簡單而典型的二階電路是一個RLC串聯和GCL并聯電路，這二者之間存在著對偶關系。本實驗僅對GCL并聯電路進行研究。
三、實驗設備
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序號 |
名稱 |
型號與規(guī)格 |
數量 |
備注 |
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1 |
脈沖信號發(fā)生器 |
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1 |
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2 |
雙蹤示波器 |
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1 |
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3 |
動態(tài)電路實驗板 |
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1 |
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四、實驗內容
動態(tài)電路實驗板與實驗八相同，如圖8-3所示。利用動態(tài)線路板中的元件與開關的配合作用，組成如圖9-1所示的GCL并聯電路。
圖9-1
令R1=10kΩ，L=4.7mH，C=1000pF，R2為10kΩ可調電阻器，令函數信號發(fā)生器的輸出為Um=3V，f=1KHz的方波脈沖信號，輸出端接至上圖的激勵端，同時用同軸電纜線將激勵端和響應輸出端接至雙蹤示波器前的YA和YB兩個輸入口。
1、調節(jié)可變電阻器R2之值，觀察二階電路的零輸入響應和零狀態(tài)響應由過阻尼過渡到臨界阻尼，最后過渡到欠阻尼的變化過渡過程，分別定性地描繪、記錄響應的典型變化波形。
2、調節(jié)R2使示波器熒光屏上呈現穩(wěn)定的欠阻尼響應波形，定量測定此時電路的衰減常數α和振蕩頻率ω
d。
3、改變一組電路參數，如增、減L或C之值，重復步驟2的測量，并作記錄。隨后仔細觀察，改變電路參數時，ω
d與α的變化趨勢，并作記錄。
電路參數
實驗次數 |
文件參數 |
測量值 |
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R1 |
R2 |
L |
C |
α |
ωd |
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1 |
10KΩ |
調至某一欠阻尼態(tài) |
4.7mH |
1000pF |
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2 |
10KΩ |
4.7mH |
0.01uF |
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3 |
30KΩ |
4.7mH |
0.01uF |
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4 |
10KΩ |
10mH |
0.01uF |
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五、實驗注意事項
1、調節(jié)R2時，要細心，緩慢，臨界阻尼要找準。
2、觀察雙蹤時，顯示要穩(wěn)定，如不同步，則可采用外同步法觸發(fā)（可以看示波器說明）。
六、預習思考題
1、根據二階電路實驗線路元件的參數，計算出處于臨界阻尼狀態(tài)的R2之值。
2、在示波器熒光屏上，如何測得二階電路零輸入響應欠阻尼狀態(tài)的衰減常數α和振蕩頻率ω
d？
七、實驗報告
1、根據觀測結果，在方格紙上描繪二階電路過阻尼，臨界阻尼和欠阻尼的響應波形。
2、測算欠阻尼振蕩曲線上的α與ω
d。
3、歸納、總結電路元件參數的改變，對響應變化趨勢的影響。
